海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜的製作方法

2023-08-09 07:16:31 2

專利名稱：海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力電纜，特別涉及一種海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜。
背景技術：
隨著海上油氣能源的開採，油氣工程用電纜越來越多，性能要求越來越高，尤其是作為電纜重量主要構成部分的絕緣和金屬鎧裝需要最大限度的得到降低，同時需要滿足對電纜的機械保護、電纜具備適應油氣工程環境多潮氣侵蝕滲透以及電纜能夠安全運行25年左右的使用壽命要求。現有技術中為了減輕電纜重量幾乎全部採用無內套電纜或採用鍍鋅鋼絲編織作為鎧裝、輻照交聯聚烯烴為絕緣和護套，但即便如此就整體工程配套角度而言，電纜減輕的重量也不超過10%。現有技術採用輻照交聯聚烯烴作為絕緣，其耐熱等級最高為150°C，遠不能滿足護套交聯的需求，而且輻照交聯聚烯烴絕緣和護套的防水滲透性能很差，無法滿足與潮氣的長期接觸。公開號為CN 201758046 U的中國專利公開了一種交聯電力電纜，其採用交聯聚乙烯絕緣，導體外依次設置內屏蔽層、絕緣層和外屏蔽層，在三相絕緣線芯外在依次設置繞包層和外護套，三相絕緣線芯與繞包層之間的空隙設有填充物，在絕緣線芯上還設有銅帶屏蔽層，該銅帶屏蔽層繞包在外屏蔽層表面。該專利採用了交聯聚乙烯絕緣，雖然結構簡單，成本低廉，但其並不能滿足海上油氣工程電纜耐高溫、大載流量、多潮氣侵蝕的要求。公開號為CN101565527A的中國實用新型專利公開了一種石油平臺用125°C輻照交聯低煙無滷阻燃聚烯烴護套料，其雖然滿足了 125°C的耐高溫熱老化性能要求，但其僅能用於電纜護套，絕緣性能較差，不適於作為絕緣材料。公開號為CN102617923A的中國實用新型專利公開了一種輻照交聯低煙無滷高阻燃聚烯烴絕緣料，其耐熱老化僅為135°C，根據相關標準規定，此材料僅能承受長期最高工作溫度90°C，無法滿足海上油氣工程電纜高溫作業環境要求。

實用新型內容本實用新型的目的在於，克服現有技術中存在的問題，提供一種海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜，其絕緣層耐高溫、耐老化性能優異，使用壽命長。為實現以上目的，本實用新型所提供的一種海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜，鍍錫退火絞合銅導體的外周擠包有化學交聯聚烯烴絕緣層構成電力電纜絕緣線芯，多根所述絕緣線芯以If 20倍的絞合節徑比右向絞合構成纜芯，所述纜芯的外周擠包有內護套，所述內護套的外周包覆有銅合金絲編織鎧裝層，所述銅合金絲編織鎧裝層的外周繞包有防水包帶，所述防水包帶的外周擠包有外護套。相對於現有技術，本實用新型取得了以下有益效果:該電纜在鍍錫退火絞合銅導體外擠包有化學交聯聚烯烴絕緣層，耐高溫、耐老化性能優異，使用壽命長；銅合金絲編織鎧裝層既可以隔磁，避免渦流磁滯造成的損耗，增大載流量，機械強度又比銅更大，而成本則比銅低廉，並且具有優異的防海水腐蝕性能，對於電纜的長久安全運行大有益處。

圖1為本實用新型海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜的結構示意圖。圖中:1.鍍錫退火絞合銅導體；2.化學交聯聚烯烴絕緣層；3.內護套；4.銅合金絲編織鎧裝層；5.防水包帶；6.外護套。
具體實施方式
實施例一如圖1所示，本實用 新型的海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜，按以下步驟製造:在鍍錫退火絞合銅導體I的外周擠包化學交聯聚烯烴絕緣層2構成電力電纜絕緣線芯，多根絕緣線芯以18倍的絞合節徑比右向絞合構成纜芯，在纜芯的外周擠包內護套3，在內護套3的外周包覆銅合金絲編織鎧裝層4，然後在銅合金絲編織鎧裝層的外周繞包防水包帶5，最後在防水包帶5的外周擠包外護套6。其中，化學交聯聚烯烴絕緣層2的最小厚度不小於標稱值的90%，最大厚度不大於標稱值的110%，且任一垂直截面測得的直徑偏差不超過10%。化學交聯聚烯烴絕緣層2所用絕緣橡膠的製備步驟如下:(I)按以下組分及重量含量準備原料，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物:12份；高密度聚乙烯:6份；乙烯-甲基丙烯酸共聚物:2份；交聯劑過氧化二異丙苯:0.5份；抗氧劑P -(3, 5- 二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸十八酯:0.4份；抗氧劑N，N』 - 二-P -萘基對苯二胺:0.2份；潤滑劑硬脂酸:0.2份；阻燃劑氫氧化鋁:25份；阻燃劑赤磷:0.6份；紫外線吸收劑2-(2』_羥基-3』-叔丁基-5』-甲基苯基)-5-氯代苯並三唑:0.05份；(2)先將密煉機溫度升至130°C，依次加入上述乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯和乙烯-甲基丙烯酸共聚物，並塑化混煉均勻，然後加入抗氧劑￠-(3,5-二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸十八酯、抗氧劑N，N』 -二-0 -萘基對苯二胺、紫外線吸收劑2-(2』 -羥基-3』 -叔丁基-5』 -甲基苯基)-5-氯代苯並三唑、阻燃劑氫氧化鋁和阻燃劑赤磷，並混煉均勻後下料；將混煉機溫度升至60°C，將上述混合料投入該混煉機中，加入潤滑劑硬脂酸和交聯劑過氧化二異丙苯混煉均勻，然後將混煉膠料移至三輥開煉機上打三角包並經薄通4次，輥溫控制在55°C，前輥溫度比後輥溫度高3°C，薄通完成後切割、冷卻備用；化學交聯聚烯烴絕緣層2採用冷餵料方式在雙螺杆擠橡機上擠出，螺杆的長徑比為15:1，雙螺杆擠橡機的機身一區溫度為105°C，機身二區溫度為115°C，機頭溫度為125°C，模具溫度為135°C，擠橡機螺杆冷卻方式為水冷卻。化學交聯聚烯烴絕緣層2擠出時，模芯的承線長度與擠出的外徑比為1:1，模芯與模套之間的間隙為Imm;絕緣橡膠從雙螺杆擠橡機的機頭擠出後進入交聯管道，交聯管道的溫度為160°C。鍍錫退火絞合銅導體I採用IEC 60228標準中的第2類鍍錫退火絞合銅絲，鍍錫採用電鍍方式替代傳統的熱鍍錫方式，避免了導體鍍錫不均勻以及錫層厚度不均勻；容易出現錫瘤附著導體表面的弊端，避免導體氧化現象發生後；銅與絕緣發生化學反應，降低絕緣層電氣性能和物理機械性能的風險。銅合金絲編織鎧裝層4的原料組分及重量含量如下，銅:鐵:鉛:鋅=89.0:0.03:0.01:10。鎧裝編織絲的直徑為0.31 mm，抗拉強度為260MPa，斷裂伸長率不小於25%。[0016]實施例二本實用新型的海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜，按以下步驟製造:在鍍錫退火絞合銅導體I的外周擠包化學交聯聚烯烴絕緣層2構成電力電纜絕緣線芯，多根絕緣線芯以19倍的絞合節徑比右向絞合構成纜芯，在纜芯的外周擠包內護套3，在內護套3的外周包覆銅合金絲編織鎧裝層4，然後在銅合金絲編織鎧裝層的外周繞包防水包帶5，最後在防水包帶5的外周擠包外護套6。其中，化學交聯聚烯烴絕緣層2的最小厚度不小於標稱值的90%，最大厚度不大於標稱值的110%，且任一垂直截面測得的直徑偏差不超過10%。化學交聯聚烯烴絕緣層2所用絕緣橡膠的製備步驟如下:(I)按以下組分及重量含量準備原料，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物:12份；高密度聚乙烯:6份；乙烯-甲基丙烯酸共聚物:2份；交聯劑過氧化二異丙苯:0.8份；抗氧劑P -(3, 5- 二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸十八酯:0.7份；抗氧劑N，N』 - 二-P -萘基對苯二胺:0.3份；潤滑劑硬脂酸:0.6份；阻燃劑氫氧化鋁:28份；阻燃劑赤磷:0.8份；紫外線吸收劑2-(2』_羥基-3』-叔丁基-5』-甲基苯基)-5-氯代苯並三唑:0.08份；(2)先將密煉機溫度升至140°C，依次加入上述乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯和乙烯-甲基丙烯酸共聚物，並塑化混煉均勻，然後加入抗氧劑￠-(3,5-二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸十八酯、抗氧劑N，N』 -二-0 -萘基對苯二胺、紫外線吸收劑2- (2』 -羥基-3』 -叔丁基-5』 -甲基苯基)-5-氯代苯並三唑、阻燃劑氫氧化鋁和阻燃劑赤磷，並混煉均勻後下料；將混煉機溫度升至65°C，將上述混合料投入該混煉機中，加入潤滑劑硬脂酸和交聯劑過氧化二異丙苯混煉均勻，然後將混煉膠料移至三輥開煉機上打三角包並經薄通5次，輥溫控制在60°C，前輥溫度比後輥溫度高4°C，薄通完成後切割、冷卻備用；化學交聯聚烯烴絕緣層2採用冷餵料方式在雙螺杆擠橡機上擠出，螺杆的長徑比為20:1，雙螺杆擠橡機的機身一區溫度為110°C，機身二區溫度為120°C，機頭溫度為130°C，模具溫度為140°C，擠橡機螺杆冷卻方式為水冷卻。化學交聯聚烯烴絕緣層2擠出時，模芯的承線長度與擠出的外徑比為1:1.1，模芯與模套之間的間隙為1.2mm ;絕緣橡膠從雙螺杆擠橡機的機頭擠出後進入交聯管道，交聯管道的溫度為170°C。
鍍錫退火絞合銅導體I採用IEC 60228標準中的第2類鍍錫退火絞合銅絲，鍍錫採用電鍍方式替代傳統的熱鍍錫方式。銅合金絲編織鎧裝層4的原料組分及重量含量如下，銅:鐵:鉛:鋅=90:0.04:
0.03:10。鎧裝編織絲的直徑為0.32mm，抗拉強度為300MPa，斷裂伸長率不小於25%。實施例三本實用新型的海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜，按以下步驟製造:在鍍錫退火絞合銅導體I的外周擠包化學交聯聚烯烴絕緣層2構成電力電纜絕緣線芯，多根絕緣線芯以20倍的絞合節徑比右向絞合構成纜芯，在纜芯的外周擠包內護套3，在內護套3的外周包覆銅合金絲編織鎧裝層4，然後在銅合金絲編織鎧裝層的外周繞包防水包帶5，最後在防水包帶5的外周擠包外護套6。其中，化學交聯聚烯烴絕緣層2的最小厚度不小於標稱值的90%，最大厚度不大於標稱值的110%，且任一垂直截面測得的直徑偏差不超過10%。化學交聯聚烯烴絕緣層2所用絕緣橡膠的製備步驟如下:(I)按以下組分及重量含量準備原料，乙烯/醋酸乙烯酯共聚物:12份；高密度聚乙烯:6份；乙烯-甲基丙烯酸共聚物:2份；交聯劑過氧化二異丙苯:1份；抗氧劑P -(3, 5-二叔丁基-4-輕基苯基)丙酸十八酯:0.9份；抗氧劑N，N』-二-0 -萘基對苯二胺:0.4份；潤滑劑硬脂酸:1份；阻燃劑氫氧化鋁:30份；阻燃劑赤磷:1份；紫外線吸收劑2-(2』_羥基-3』-叔丁基-5』-甲基苯基)-5-氯代苯並三唑:0.1份；(2)先將密煉機溫度升至150°C，依次加入上述乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯和乙烯-甲基丙烯酸共聚物，並塑化混煉均勻，然後加入抗氧劑3 _(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八酯、抗氧劑N，N』 - 二-P -萘基對苯二胺、紫外線吸收劑2-(2』 -羥基-3』 -叔丁基-5』-甲基苯基)-5-氯代苯並三唑、阻燃劑氫氧化鋁和阻燃劑赤磷，並混煉均勻後下料；將混煉機溫度升至70°C，將上述混合料投入該混煉機中，加入潤滑劑硬脂酸和交聯劑過氧化二異丙苯混煉均勻，然後將混煉膠料移至三輥開煉機上打三角包並經薄通6次，輥溫控制在65°C，前輥溫度比後輥溫度高5°C，薄通完成後切割、冷卻備用；化學交聯聚烯烴絕緣層2採用冷餵料方式在雙螺杆擠橡機上擠出，螺杆的長徑比為25: 1，雙螺杆擠橡機的機身一區溫度為115°C，機身二區溫度為125°C，機頭溫度為135°C，模具溫度為145°C，擠橡機螺杆冷卻方式為水冷卻。化學交聯聚烯烴絕緣層2擠出時，模芯的承線長度與擠出的外徑比為1:1.2，模芯與模套之間的間隙為1.5mm ;絕緣橡膠從雙螺杆擠橡機的機頭擠出後進入交聯管道，交聯管道的溫度為180°C。鍍錫退火絞合銅導體I採用IEC 60228標準中的第2類鍍錫退火絞合銅絲，鍍錫採用電鍍方式替代傳統的熱鍍錫方式。銅合金絲編織鎧裝層4的原料組分及重量含量如下，銅:鐵:鉛:鋅=91.0: 0.05:
0.05:10。鎧裝編織絲的直徑為0.33 mm，抗拉強度為345MPa，斷裂伸長率不小於25%。實施例一至實施例三中，鎧裝編織絲的物理機械性能如下:1)韌度:將長度為5(T70mm的試樣的一端夾牢在虎臺鉗的水平而平行的磨圓對邊之間，垂直伸於虎臺鉗上。將彈簧秤連接到試樣的另一自由端上，用手握住彈簧秤使施加於試樣的張力為1.0±0.1牛。在保持此張力的條件下使試樣交替向兩個方向垂直於磨圓的虎臺鉗邊彎曲90°，彎曲速率為45 50次/分鐘，試樣進行90°彎曲而不折斷的次數不小於10次。2)彈性:在直徑為
6.4mm的鋼質圓柱試棒上,將長度為254mm的編織絲試樣的一端固定於試棒上,使其與試棒的曲面相接觸且與試棒軸線成垂直狀態，將試樣的另一端掛置在彈簧秤上，用手拉彈簧秤使試樣在試棒上繞4圈，保持試樣張力為1.1±0.1牛。最後將試樣從彈簧秤上松下來，並讓其處於圈繞狀態，試棒上形成的線圈外徑在中部測量不大於9.5_。對實施例一至實施例三的絕緣層進行絕緣電阻(15.6°C時)測試結果如表I所示。表I
權利要求1.一種海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜，其特徵在於:鍍錫退火絞合銅導體的外周擠包有化學交聯聚烯烴絕緣層構成電力電纜絕緣線芯，多根所述絕緣線芯以If 20倍的絞合節徑比右向絞合構成纜芯，所述纜芯的外周擠包有內護套，所述內護套的外周包覆有銅合金絲編織鎧裝層，所述銅合金絲編織鎧裝層的外周繞包有防水包帶，所述防水包帶的外周擠包有外護套。
專利摘要本實用新型涉及一種海上油氣工程用耐高溫軟電力電纜，鍍錫退火絞合銅導體的外周擠包有化學交聯聚烯烴絕緣層構成電力電纜絕緣線芯，多根所述絕緣線芯以18~20倍的絞合節徑比右向絞合構成纜芯，所述纜芯的外周擠包有內護套，所述內護套的外周包覆有銅合金絲編織鎧裝層，所述銅合金絲編織鎧裝層的外周繞包有防水包帶，所述防水包帶的外周擠包有外護套。該電纜的絕緣層耐高溫、耐老化性能優異，使用壽命長；銅合金絲編織鎧裝層既可以隔磁，避免渦流磁滯造成的損耗，增大載流量，機械強度又比銅更大，而成本則比銅低廉，並且具有優異的防海水腐蝕性能，對於電纜的長久安全運行大有益處。
文檔編號H01B9/02GK202940059SQ20122060683
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月16日 優先權日2012年11月16日
發明者李永江, 陸雲春 申請人:江蘇遠洋東澤電纜股份有限公司